پس از اتمام اولين مراحل علمى در ١٣٠٤ رهسپار نجف اشرف شدند و ده سال در آن مركز بزرگ تشيع به تكميل معلومات خود در شعبه‌هاى مختلف علوم اسلامى پرداختند. فقه و اصول را نزد استادان معروف: نائينى و كمپانى و فلسفه را نزد سيد حسين بادكوبى كه خود از شاگردان جلوه و آقاعلى مدرس بود و رياضيات را نزد آقا سيد ابوالقاسم خوانسارى و اخلاق را در محضر حاج ميرزا على قاضى كه در حكمت عملى و عرفان مقامى بس ارجمند داشتند تلمذ كرد. سپس در سال ١٣١٤ به زادگاه خود مراجعت فرمودند.

تحصيلات ايشان فقط محدود به سطوح عادى فقه نبود بلكه علاوه بر عميق‌ترين تحصيلات در صرف و نحو و ادبيات عرب و فقه و اصول، ايشان يك دوره كامل از رياضيات قديم از «اصول» اقليدس تا «مجسطى» بطلميوس و نيز فلسفه و كلام و عرفان و تفسير را فرا گرفتند و در اين علوم به مرحله اجتهاد نائل آمدند.

شهرت علامه طباطبائى در تهران و حوزه‌هاى ديگر علمى ايران خارج از تبريز هنگامى آغاز شد كه در اثر حوادث سياسى جنگ دوم جهانى و عواقب بعد از آن، ايشان از مسقط الرأس خود به قم مهاجرت كردند و از سال ١٣٢٥ شمسى در آن‌جا ساكن شدند، و بدون كوچك‌ترين سرو صدا مجالس درس خود را در تفسير و حكمت آغاز كردند، و در سفرهاى پياپى به تهران با علاقه‌مندان به حكمت و معارف اسلامى نيز تماس حاصل كردند، و حتى از بحث و مناظره با مخالفان دين و